הערכת לחץ תת-הרמוני משופר בניגודיות (SHAPE) באמצעות הדמיית אולטרסאונד עם דגש על זיהוי יתר לחץ דם פורטלי
5 בדצמבר 2020
פרוטוקול להערכה לא פולשנית של לחצי הסביבה באמצעות הדמיית אולטרסאונד תת-הרמונית של מיקרו-בועות ניגוד חדורים (לאחר כיול מתאים) מתואר עם דוגמאות מחולים אנושיים עם מחלת כבד כרונית.
טכניקה זו מיועדת למדידת לחצים לא פולשניים בתוך הגוף. הוא שימושי במיוחד לניטור לחצים בלב, לניטור הטיפול בסרטן, ובפרויקט הספציפי הזה למדידת לחצים בכבד. כדי להכין את חומר הניגוד באולטרסאונד, הסר את מכסה המגן מיציאת המזרק של ספייק הכימותרפיה והשתמש בספייק כימותרפי כדי לנקב את הפקק של הבקבוקון הראשון מבין שלושת הבקבוקונים של הסוכן.
מוסיפים לבקבוקון שני מיליליטר מים סטריליים ומנערים מיד את הבקבוקון למשך דקה. כאשר התקבל מוצר הומוגני, משוך את המוצר למזרק. חומר הניגוד האולטרסאונד המשוחזר מכיל מיקרו-בועות בריכוז של שמונה מיקרוליטר למיליליטר.
לאחר חזרה על הבנייה מחדש של שני הבקבוקונים האחרים באותו אופן, השתמש במי מלח כדי למלא צינורות חיבור ולחבר את הצינורות לתא עצירה תלת-כיווני. חבר את תא העצירה לצינור ההארכה המוביל לצינורית וחבר את המזרק ישירות לתא העצירה. לאחר מכן הרכיב את המזרק על משאבת מזרק באותה רמה או מתחת למטופל.
כדי לרכוש סט ראשוני של תמונות אולטרסאונד, הפעל סורק אולטרסאונד ובחר את הבדיקה המעוגלת C1-6-D. בחר קביעה מוגדרת מראש של בטן בסורק. השתמש בגישה תת-צלעית ובמערך מעוקל כדי לרכוש תמונות בגווני אפור הן של הפורטל והן של ורידים בכבד באותו מישור הדמיה ובעומקים דומים.
בצע אופטימיזציה של התמונות על סמך פרקטיקה קלינית טובה, תוך הקפדה על בחירת אזור וריד הכבד הרחק מהווריד הנבוב התחתון כדי למנוע את השפעת הזרימה לאחור. לאחר הדמיית האולטרסאונד הראשונית, פתח את תא העצירה והחדיר את תמיסת המלח בקצב של 120 מיליליטר לשעה תוך החדרה משותפת של הניגודיות בקצב של 0.024 מיקרוליטר לק"ג קצב גוף לדקה. להפעלת הדמיה תת-הרמונית במצב תצוגה כפולה, השתמש בלחצן לוח המגע בעל הניגודיות התת-הרמונית כדי להפעיל את מצב הניגודיות.
בחר אפנון משרעת הדמיה תת-הרמונית בבקרה הסיבובית. בצע הדמיה תת-הרמונית בתדר שידור של 2.5 מגה-הרץ וקבל את האותות המתקבלים ב-1.25 מגה-הרץ. אשר את הסבלנות של הפורטל וורידי הכבד, כמו גם את נוכחותן של מיקרו-בועות, שיכולות להימשך עד דקה עד שתי דקות מתחילת העירוי.
בחר ניתוח עקומת עוצמת זמן בלוח המגע ואחריו F6 ו-K כדי לפצות על עומקים והנחתות משתנים כדי להפעיל את קוד האופטימיזציה האוטומטי של SHAPE כדי לייעל את הדמיית SHAPE. אלגוריתם האופטימיזציה של SHAPE ירכוש נתונים תת-הרמוניים עבור כל רמת פלט אקוסטית. לאחר השלמת רכישת הנתונים, מקם אזור עניין בווריד הפורטל בחלון דוגמת הניגודיות.
התווה את הנתונים התת-הרמוניים הממוצעים בתוך האזור כפונקציה של פלט אקוסטי והתאם עקומה לוגיסטית לנתונים. לאחר מכן בחר את נקודת ההטיה של עקומה זו ככוח האופטימלי, מכיוון שהוכח שזו נקודת הרגישות הגדולה ביותר ל-SHAPE. התאם את עוצמת הפלט האקוסטית לערך נקודת ההטיה כדי למקסם את הרגישות של ה-SHAPE ולרכוש נתונים תת-הרמוניים מהמיקרו-בועות במקטעים של חמש עד 15 שניות במהלך עירוי מתלה ה-UCA.
בעת הדמיה לאבחון יתר לחץ דם פורטלי בכבד, המפתח הוא לדמיין הן את הוורידים הפורטליים והן את הוורידים הכבדיים באותו עומק כדי למזער את השפעת ההנחתה. לאחר שיפור שיווי משקל המושרה על ידי UCA, יש להפעיל את אלגוריתם האופטימיזציה ולבחור אזור עניין בווריד הפורטל כדי לייצר אמפליטודה תת-הרמונית ועקומות בחירת הספק פלט. בתמונות SHAPE אלה של חולים עם ובלי יתר לחץ דם פורטלי משמעותי קליני, ההבדל החזותי העיקרי הוא האות התת-הרמוני המסומן הקיים בווריד הכבד בחולה עם יתר לחץ דם שנעדר אצל המטופל ללא יתר לחץ דם.
שימו לב שחלק מהחולים מציגים סימנים קליניים ומעבדתיים של יתר לחץ דם פורטלי אך יש להם ערכי HVPG נורמליים או אפסיים. ניתן לייחס זאת למספר וריאציות אנטומיות ו/או כלי דם, וכתוצאה מכך אבחנה שגויה של SHAPE. טכניקה זו אינה פולשנית, בטוחה ומדויקת.
זה מאפשר רכישה של הערכות לחץ יחסיות כמו גם מוחלטות, וזה משהו שאף טכניקת הדמיה אחרת לא יכולה לעשות כיום.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה
מאמר זה מציג פרוטוקול להערכת לחץ לא פולשנית באמצעות הדמיית אולטרה-סאונד תת-הרמונית של מיקרו-בועות ניגודיות. הטכניקה מועילה במיוחד לניטור לחצים בכבד, בלב, ובמהלך טיפולי סרטן.
רכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- טכניקות הדמיה לא פולשניות
- טכנולוגיית אולטרה-סאונד
- אבחון רפואי
רקע
- הדמיית אולטרה-סאונד תת-הרמונית היא גישה חדשנית למדידת לחץ.
- מיקרו-בועות משמשות כחומרי ניגוד בהדמיית אולטרה-סאונד.
- שיטה זו מאפשרת ניטור בזמן אמת של לחצים פנימיים.
- יש לה יישומים בתחומים רפואיים שונים, כולל קרדיולוגיה ואונקולוגיה.
מטרת המחקר
- לפתח שיטה לא פולשנית להערכת לחצים סביבתיים.
- לשפר את יכולות הניטור בחולים עם מחלות כבד כרוניות.
- לספק פרוטוקול שניתן לשחזר במסגרות קליניות.
שיטות ששימשו
- הכנת חומר ניגוד לאולטרה-סאונד על ידי שיקום מיקרו-בועות.
- כיול מערכת ההדמיה לקריאות לחץ מדויקות.
- יישום הטכניקה בחולים אנושיים.
- ניטור לחצים באיברים שונים, במיוחד בכבד.
תוצאות עיקריות
- הושגו מדידות לחץ לא פולשניות מוצלחות.
- השיטה הפגינה אמינות ביישומים קליניים.
- הבנה משופרת של דינמיקת הלחץ במחלות כבד כרוניות.
- פוטנציאל ליישומים רחבים יותר במצבים רפואיים אחרים.
מסקנות
- הפרוטוקול מציע כלי חשוב להערכת לחץ לא פולשנית.
- הוא יכול לשפר את ניטור החולים ותוצאות הטיפול.
- מחקר נוסף עשוי להרחיב את יישומו בתחומים רפואיים שונים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Noninvasive, quantitative pressure estimation using subharmonic ultrasound imaging with microbubble contrast agents addresses a critical gap in translational research and preclinical model validation. SHAPE enables real-time, reproducible measurement of vascular pressures, supporting mechanistic de-risking and predictive confidence in disease-relevant systems such as portal hypertension. This capability enhances early discovery, target validation, and risk-adjusted portfolio advancement in biopharma R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of hemodynamic hypotheses in disease models.
- Supports functional target validation by quantifying pressure changes in response to interventions.
- Facilitates mechanistic de-risking by providing quantitative, noninvasive readouts.
- Improves predictive confidence for vascular and hepatic disease targets.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative pressure measurements for assay development.
- Enables reproducible evaluation of compound effects on vascular pressures.
- Supports scalability and platform reuse across multiple preclinical models.
- Delivers reliable, real-time outputs for screening candidate interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns pressure measurements with disease-relevant biomarkers in preclinical models.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation for vascular indications.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative endpoints.
- Provides mechanistic insight into intervention effects on portal hypertension.
Pipeline & Workflow Integration
SHAPE integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis testing, quantitative readouts, and standardized analytics for vascular pressure endpoints.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of vascular mechanisms and pressure modulation.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative pressure outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides subharmonic amplitude measurements and logistic curve-based optimization for robust data comparison.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical validation with disease-relevant pressure biomarkers.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, noninvasive platform for pressure estimation across multiple disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vascular target validation.
- Operational Value: Standardizes pressure measurement workflows and enhances reproducibility.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of vascular and hepatic programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in ultrasound imaging and contrast agent handling.
- Needs access to subharmonic-capable ultrasound systems and analytical software.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols and data analysis.
- May require adaptation for different anatomical sites or disease models.
- Diagnostic accuracy can be affected by anatomical or vascular variations in some subjects.
